GB∕T 32245-2015 機床數(shù)控系統(tǒng) 可靠性測試與評定

機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試與評定2015-12-10發(fā)布IGB/T32245—2015 12術(shù)語和定義 13抽樣 33.1抽樣方案 33.2抽樣要求 34測試方案 34.1概述 4.2定時測試方案 4.3序貫測試方案 5測試方式 5.1分類 95.2實際負載測試 95.3模擬負載測試 95.4測試方式選擇 6測試條件 6.1概述 6.2實際負載測試條件 6.3模擬負載測試條件 6.4測試條件容差 6.5測試設(shè)施和儀器 7測試流程 8測試的加工程序 139狀態(tài)監(jiān)測與信息記錄 139.1狀態(tài)監(jiān)測 9.2信息記錄 10故障判據(jù)及故障處理 13 10.2關(guān)聯(lián)故障 10.3非關(guān)聯(lián)故障 1410.4有替換測試故障處理 11測試報告 附錄A(資料性附錄)可靠性測評簡便方案 15附錄B(資料性附錄)定時及序貫測試方案點估計與單邊下限估計 ⅡGB/T32245—2015附錄C(規(guī)范性附錄)序貫測試方案置信區(qū)間上下限系數(shù) 17附錄D(資料性附錄)可靠性測試記錄表 附錄E(資料性附錄)可靠性測試故障記錄表 27附錄F(資料性附錄)故障分析表 28附錄G(資料性附錄)可靠性測試結(jié)論表 29參考文獻 Ⅲ1本標準規(guī)定了機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試與評定的要求及方法。本標準適用于機床數(shù)控系統(tǒng)，類似的數(shù)控系統(tǒng)可參照本標準。2術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。機床數(shù)控系統(tǒng)numericalcontrolsystemofmachinetool采用數(shù)值控制方式控制機床加工功能的控制系統(tǒng)。注1:改寫GB/T26220—2010,定義3.1。可靠性reliability數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。平均故障間工作時間meanoperatingtimebetweenfailures;MTBF相鄰故障間工作時間的數(shù)學(xué)期望，也指相鄰兩次故障之間的平均工作時間或平均故障間隔時間。影響數(shù)控系統(tǒng)模塊、元器件失效率的電、熱、機械等負載。2MTBF的置信區(qū)間demonstratedMTBFinterval在測試條件下MTBF真值的可能范圍，即在所規(guī)定的置信度下MTBF的區(qū)間估計值。6總測試時間與關(guān)聯(lián)故障數(shù)的相對值。MTBF檢驗下限lowertestMTBF可接收的最低MTBF值。若設(shè)備的MTBF真值不大于檢驗下限θ?,則設(shè)備被接收的概率至多為100β%。產(chǎn)品的MTBF檢驗下限取值等于產(chǎn)品MTBF的最低可接受值。若產(chǎn)品的MTBF真值不小于檢驗上限θ,則產(chǎn)品被接收的概率至少為100(1-a)%。[GJB899A—2009,定義3.4]用規(guī)定的可靠性預(yù)計方法確定的MTBF值。aMTBF真值不小于檢驗上限θ?時，判定MTBF真值小于檢驗上限θ。的最大概率。βMTBF真值小于檢驗下限θ?時，判定MTBF真值不小于檢驗下限θ?的最大概率。dMTBF的檢驗上限θ與檢驗下限θ?的比值。3機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試的樣本大小為批產(chǎn)品的10%,且一般不少于兩臺(套)、不超過20臺(特d)檢驗上限θe)鑒別比d;測試方案的參數(shù)是統(tǒng)計MTBF測試值的必要信息。由于抽樣測試只能在一定程度上反映批量產(chǎn)4定時測試方案包括9個小方案，內(nèi)容如表1所示。d總測試時間Taβ12334526378293當(dāng)總測試時間達到表1中選定統(tǒng)計方案所對應(yīng)的測試時間時，若測試中出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障數(shù)不小于X2-crz(2r+2)--自由度為(2r+2)的X2分布的(1-C)/2上側(cè)分位數(shù)，可5X2?+c/z(2r)——自由度為2r的X2分布的(1+C)/2上側(cè)分位數(shù)，可查X2分布表序貫測試方案包括8個小方案，具體如表2所示。其中r。和T。為最大關(guān)聯(lián)故障數(shù)和最大總測試決策風(fēng)險鑒別比d最大總測試時間aβa’β’1見表32見表333見表364見表35見表376見表337見表378見表33序貫測試方案判決依據(jù)如表3所示。在測試過程中，如果可以根據(jù)發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)與對應(yīng)的總測試時間做出判決，便可結(jié)束測試。例如某測試采用方案1,測試過程中在發(fā)生第10個關(guān)聯(lián)故障時總測試時間為5θ?,因此根據(jù)表3做出拒收判決，結(jié)束測試。如果發(fā)生第10個關(guān)聯(lián)故障時總測試時間為6方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時間r判決時間01234 56789方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時間r判決時間09123456787表3(續(xù))方案3(a=0.1,β=0.1,d=3)r判決時間r判決時間04152637 方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時間r判決時間0123456789方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時間r判決時間0516273848表3(續(xù))方案6(a=0.2,β=0.2,d=3)r判決時間r判決時間拒收T≤T,接收T≥T,拒收T≤T,接收T≥T,0213方案7(a=0.3,β=0.3,d=1.5)r判決時間r判決時間拒收T≤T,接收T≥T,拒收T≤T,接收T≥T,04152 63方案8(a=0.3,β=0.3,d=2)r判決時間r判決時間T拒收T≤T,接收T≥T,拒收T≤T,接收T≥T,0213如根據(jù)表3做出接收判決，則MTBF置信度為C的置信區(qū)間按式(5)和式(6)計算： (5) (6)T.——置信區(qū)間置信度為C,關(guān)聯(lián)故障為r時的置信下限系數(shù)，從附錄C的表 置信區(qū)間置信度為C,關(guān)聯(lián)故障為r時的置信上限系數(shù)，從附錄C的表由于序貫測試過程中任何時刻發(fā)生的故障都可能導(dǎo)致拒收判決，因此拒收判決不一定在表3中判決時間T,發(fā)生。如做出拒收判決時總測試時間T介于表3中所用統(tǒng)計方案的判決時間T-1和T,(T,的下標r為表3中的關(guān)聯(lián)故障數(shù)，T,-1只表示表3中在次序上緊跟在T,之前的上一個數(shù)值為9θ?=θL(C,T)θ? (7)θu=θu(C,T)θ? (8)θπ(C,T)=θL(C,T-1)+[θ?(C,T,)-θπ(C,T-)]·(T (9)θu(C,T)=θu(C,T-)+[θu(C,T,)-θu(C,T-)]·( 5測試方式測試各方可自行商定測試方式。6測試條件測試條件為機床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品可靠性測試的各種環(huán)境條件，包括但不限于下列內(nèi)容：實際負載測試條件以機床數(shù)控系統(tǒng)的實際運行條件為依據(jù)。除測試各方另有約定外，實際負載測試條件應(yīng)按以下優(yōu)先順序選擇確定：a)機床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品標準或相關(guān)規(guī)范；b)機床數(shù)控系統(tǒng)實際負載測試條件參考值(見表4);c)其他相關(guān)規(guī)范。表4實際負載測試條件參考值條件類型0℃~40℃測試開始前施加，10%～95%(無凝露)交流輸入電源額定電壓測試開始前施加，交流輸入電源額定電源電壓波動范圍(0.85～1.1)×標稱值電源頻率波動范圍由測試各方商定振動方向坐標軸方向表4(續(xù))條件類型由測試各方商定≤10次/軸電磁環(huán)境條件接觸放電±4kV,空氣放電士8kV。每次連續(xù)10下以上，每下中間隔不小于1s,總次數(shù)由測試各方自行約定由測試各方商定對下列端口/接口施加，每次持續(xù)1min以上，總次數(shù)測機電源線):2kV/5kHz;c)計算機信號端口/接口(RS232/485、USB、鍵盤線、雷擊浪涌對下列端口/接口施加，每次間隔1min以上，總次數(shù)測合),2kV(線-地耦合);1kV(線-地耦合)電壓暫降/短時中斷自行約定；b)電壓暫降：降幅不大于(交流電源電30%,持續(xù)時間不大于500ms,每次間隔時間不小于10s,次數(shù)由測試各方自行約定a)頻率范圍：80MHz～1000MHz;b)場強：10V/m;c)信號調(diào)幅80%;d)幅度調(diào)制AM(1kHz)a)頻率范圍：0.15MHz～80MHz;b)射頻電壓10V;c)信號調(diào)幅80%;d)幅度調(diào)制AM(1kHz)工頻電磁場a)頻率：50Hz;負載慣量由測試各方自行約定由測試各方商定負載轉(zhuǎn)矩負載占空比由測試各方自行約定注：不同測試方式和被測樣本情況下，可根據(jù)需要對測試條件的類型進行增減。模擬負載測試條件以機床數(shù)控系統(tǒng)實際運行條件為依據(jù)。具體測試條件的確定可參照6.2。應(yīng)當(dāng)a)其精度至少應(yīng)為被測參數(shù)容差的三4)經(jīng)過非質(zhì)量修復(fù)后仍有2)或3)的情況。d)根據(jù)產(chǎn)品標準或相關(guān)規(guī)范或第6章的要求施加測試條件。g)狀態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容見第9章。監(jiān)控過程中如果發(fā)生故障(故障判據(jù)見第10章),應(yīng)如實記j)批準的測試程序中明確的其他非關(guān)聯(lián)故障；(資料性附錄)可靠性測評簡便方案A.1方案內(nèi)容可靠性測評簡便方案是根據(jù)總測試時間及發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)來判斷測試樣本的可靠性實測值與目標值(由測試各方在測試前給定)的關(guān)系。測試樣本的可靠性實測值不小于目標值時，各變量之間的關(guān)系如式(A.1)所示。為了便于應(yīng)用，將式(A.1)進行變換，如式(A.2)所示。即當(dāng)測試樣本可靠性目標值(MTBFo)和置信度(C)已知時，發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)與最小的總測試時間是一一對應(yīng)的。A.2方案應(yīng)用示例已知MTBFo=20000h,置信度為0.9,測試樣本為20臺套，假定要求MTBFr≥20000h,試計算不發(fā)生關(guān)聯(lián)故障每臺測試樣本的平均測試時間則為T/20≥46050h/2每臺測試樣本的平均測試時間則為T/20≥77800h/即在不發(fā)生故障的情況下，最小的總測試時間為77800h,折合單臺樣本平均測試時間3890h。如測試結(jié)束時發(fā)生的關(guān)聯(lián)故障數(shù)為0,則MTBF的點估計值按式(B.2)計算：?=3T………………Xi-c(2r+2)——自由度為2r+2的X2分布的(1-C)上側(cè)分位數(shù)，可查X2分布表獲得；Xi-c(2r)——自由度為2r的X2分布的(1-C)上側(cè)分位數(shù)，可查X2分布表獲得；序貫測試方案置信區(qū)間上下限系數(shù)序貫測試接收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)見表C.1。表C.1序貫測試接收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時間r判決時間00 12233445566778899方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時間r判決時間方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時間r判決時間00112233445566778899表C.1(續(xù))方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時間r判決時間方案3(a=0.1,β=0.1,d=3)r判決時間r判決時間0011233445566方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時間r判決時間01123344566778899表C.1(續(xù))方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時間r判決時間方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時間r判決時間001223344556677方案6(a=0.2,β=0.2,d=3)r判決時間r判決時間001122方案7(a=0.3,β=0.3,d=1.5)r判決時間r判決時間01122334455表C.1(續(xù))方案8(a=0.3,β=0.3,d=2)r判決時間r判決時間00122序貫測試拒收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)見表C.2。表C.2序貫測試拒收判決情況下的置信區(qū)間系數(shù)方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時間r判決時間66778899表C.2(續(xù))方案1(a=0.1,β=0.1,d=1.5)r判決時間r判決時間方案2(α=0.1,β=0.1,d=2)r判決時間r判決時間3344566667777方案2(a=0.1,β=0.1,d=2)r判決時間r判決時間889999方案3(a=0.1,β=0.1,d=3)r判決時間r判決時間22334444555566667777方案4(a=0.2,β=0.2,d=1.5)r判決時間r判決時間33445566778899方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時間r判決時間2233444455556666表C.2(續(xù))方案5(a=0.2,β=0.2,d=2)r判決時間r判決時間77778888方案6(a=0.2,β=0.2,d=3)r判決時間r判決時間22333333方案7(a=0.3,β=0.3,d=1.5)r判決時間r判決時間334455666666方案8(a=0.3,β=0.3,d=2)r判決時間r判決時間333333(資料性附錄)可靠性測試記錄表可靠性測試記錄表如表D.1所